El control de los niveles de glucosa es uno de los elementos clave en el control de la salud. Un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley, ha desarrollado un nanosensor fluorescente independiente de la batería basado en nanotubos de carbono de pared simple y una forma inactiva de la enzima glucosa oxidasa (GOx).
Debido a que la enzima no está en su forma activa, el analito no se consume durante la medición y es posible obtener bioimágenes continuas, reversibles y no invasivas de los niveles de glucosa en los fluidos y tejidos corporales, informa el equipo en la revista Angewandte. Edición Internacional Chemie .
Los niveles de glucosa en sangre normalmente se miden mediante sensores electroquímicos basados en GOx. Sin embargo, estos sensores producen peróxido de hidrógeno tóxico como subproducto y, además, requieren circuitos eléctricos y baterías voluminosos, lo que dificulta la preparación de dispositivos implantables para mediciones continuas.
Los pequeños SWCNT, por otro lado, pueden integrarse en los tejidos y proporcionar información de bioimagen:cuando se excitan con la luz, los SWCNT producen una señal de fluorescencia en el infrarrojo cercano que viaja a través del tejido y se puede registrar fácilmente mediante técnicas de bioimagen no invasivas.
Desafortunadamente, fabricar nanosensores SWCNT basados en GOx es difícil porque la tecnología más efectiva para cargar moléculas en SWCNT (la sonicación) esencialmente inactiva las moléculas de GOx.
Ahora, Markita P. Landry y su equipo de investigación de la Universidad de California en Berkeley han refutado la suposición de que los sensores basados en GOx requieren GOx activo para una detección exitosa de glucosa. Utilizando sonicación, prepararon sensores SWCNT cargados con GOx que detectaban glucosa de manera confiable, selectiva y sensible, como se demostró para las mediciones de glucosa en suero, plasma y cortes de cerebro de ratón.
Los investigadores explicaron este sorprendente hallazgo por la capacidad de la enzima GOx inactiva para unirse a la glucosa sin convertirla. La unión sola fue suficiente para modular la señal de fluorescencia. Para ser completamente independiente de la actividad de GOx, los investigadores también construyeron una enzima GOx que incluso carecía del grupo reactivo para la conversión de glucosa. El sensor apo-GOx-SWCNT resultante detectó glucosa en fluidos corporales y cortes de cerebro de ratón con tanta fiabilidad como el conjugado original de SWCNT y GOx natural.
Los investigadores señalan que el uso de moléculas GOx inactivas tiene importantes ventajas. Por ejemplo, el proceso de fabricación de los nanosensores GOx-SWCNT se puede simplificar utilizando la sonicación como paso de preparación eficaz. Además, como la reacción enzimática no consume el analito, no se producen subproductos tóxicos y las mediciones son intrínsecamente reversibles, lo que permite una monitorización continua no invasiva de la glucosa en los fluidos tisulares.
Más información: Shoichi Nishitani et al, Conjugados de nanotubos de carbono y glucosa oxidasa diseñados para nanosensores de glucosa traducibles en tejidos, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202311476
Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie
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